ÉTAT GAZEUX: CARACTÉRISTIQUES, DROIT GÉNÉRAL, EXEMPLES - CHIMIE - 2025

L' état gazeux est un état d'agrégation de matière dans lequel les particules sont maintenues ensemble par de faibles interactions, étant capables de se déplacer dans toutes les directions du récipient qui les contient. De tous les états physiques de la matière, le gazeux est celui qui manifeste la plus grande liberté et le plus grand chaos.

Les gaz exercent une pression, transportent de la chaleur et sont constitués de toutes sortes de petites particules. Notre atmosphère et l'air que nous respirons sont une manifestation de l'état gazeux ici sur Terre.

Dans les émanations de fumée, le comportement des gaz peut être observé avant qu'ils ne soient dispersés dans l'atmosphère. Source: Pexels.

Des exemples de gaz sont les gaz à effet de serre, tels que la vapeur d'eau, le dioxyde de carbone, le méthane ou l'ozone. Le dioxyde de carbone que nous expirons dans notre souffle est un autre exemple de substance gazeuse.

Les particules gazeuses sont liées par de faibles interactions et se déplacent à travers le conteneur. On observe que les particules de l'état liquide sont plus unies, et celles du solide étroitement unies

Les liquides et les solides, par exemple, ne se déplaceront pas vers des positions au-delà de leurs propres limites matérielles, ce que les gaz ne font pas. La fumée des cigarettes, des cheminées et des tours, démontre par elle-même comment le gaz monte et se disperse dans l'environnement sans que rien ne l'arrête.

Caractéristiques de l'état gazeux

Manque de volume ou de forme

L'état gazeux est caractérisé par le fait qu'il n'a pas de forme ou de volume défini. S'il n'y a pas de frontières pour le retenir, il se répandra dans l'atmosphère. Même comme l'hélium, il s'échappera de la Terre.

Un gaz ne peut prendre que la forme imposée par un conteneur. Si un récipient est cylindrique, le gaz "aura" la forme d'un cylindre.

Mauvais conducteur de chaleur

Cet état se caractérise également par le fait qu'il est un mauvais conducteur de chaleur et d'électricité. Il est généralement moins dense que les états solide et liquide.

Comme la plupart des gaz sont incolores, comme l'oxygène et le dioxyde de carbone, vous pouvez déterminer la quantité d'entre eux dans un récipient en mesurant leur pression.

Réactifs

Les gaz ont tendance à être plus réactifs, à l'exception des gaz rares, que les liquides ou les solides, ce qui explique pourquoi ils sont potentiellement dangereux, soit en raison des risques d'incendie, soit parce qu'ils peuvent facilement pénétrer dans les systèmes respiratoires des individus.

Petites particules

Les particules gazeuses sont également généralement petites, étant des atomes ou de simples molécules.

Par exemple, l'hydrogène gazeux, H ₂, est une très petite molécule composée de deux atomes d'hydrogène. Nous avons aussi de l'hélium, He, dont les atomes sont encore plus petits.

Les interactions

Les interactions à l'état gazeux sont négligeables. En cela, il diffère énormément des états liquide et solide, dans lesquels ses particules sont hautement cohésives et interagissent fortement les unes avec les autres. Dans les molécules qui forment les états liquide et solide, il n'y a guère de vide moléculaire entre elles.

Les particules à l'état gazeux sont très éloignées les unes des autres, il y a beaucoup de vide entre elles. Ce n'est plus un vide à l'échelle moléculaire. La distance qui les sépare est si grande que chaque particule du gaz est libre, indifférente à son environnement, à moins que dans sa trajectoire chaotique elle n'entre en collision avec une autre particule ou contre la paroi du récipient.

Si l'on suppose qu'il n'y a pas de récipient, le vide entre les particules de gaz peut être rempli par de l'air, qui pousse et entraîne le gaz dans le sens de son courant. C'est pourquoi l'air, qui est constitué d'un mélange gazeux, est capable de déformer et de répandre des substances gazeuses à travers le ciel, tant qu'elles ne sont pas beaucoup plus dense que lui.

Loi générale de l'état gazeux

L'étude expérimentale du comportement et de la mécanique des gaz dérivés de plusieurs lois (Boyle, Charles, Gay-Lussac) qui se combinent pour pouvoir prédire quels seront les paramètres de tout système ou phénomène gazeux, c'est-à-dire quels seront sa température, son volume et la pression.

Cette loi générale a l'expression mathématique suivante:

P = KT / V

Où K est une constante, P la pression, V le volume et T la température du gaz sur une échelle kelvin. Ainsi, connaissant deux variables (pour dire, P et V), la troisième peut être résolue, qui deviendrait l'inconnue (T).

Cette loi permet de savoir, par exemple, quelle doit être la température d'un gaz, enfermé dans un récipient de volume V, pour présenter une pression P.

Si à cette loi on ajoute la contribution d'Amadeus Avogadro, on aura alors la loi des gaz parfaits, qui implique également le nombre de particules, et avec elles la concentration molaire du gaz:

P = nRT / V

Où n correspond au nombre de moles du gaz. L'équation peut être réécrite comme suit:

P = cRT

Où c est la concentration molaire du gaz (n / V). Ainsi, à partir d'une loi générale, on obtient la loi idéale qui décrit comment la pression, la concentration, la température et le volume d'un gaz parfait sont liés.

Exemples d'état gazeux

Éléments gazeux

Le tableau périodique lui-même offre un bon répertoire d'exemples d'éléments qui se produisent sur Terre sous forme de gaz. Entre eux, nous avons:

-Hydrogène

-Hélium

-Azote

-Oxygène

-Fluor

-Chlore

-Néon

-Argon

-Krypton

-Xénon

Cela ne signifie pas que les autres éléments ne peuvent pas devenir gazeux. Par exemple, les métaux peuvent se transformer en gaz s'ils sont soumis à des températures supérieures à leurs points d'ébullition respectifs. Ainsi, il peut y avoir des gaz provenant de particules de fer, de mercure, d'argent, d'or, de cuivre, de zirconium, d'iridium, d'osmium; de tout métal.

Composés gazeux

Dans la liste suivante, nous avons quelques exemples de composés gazeux:

-Monoxyde de carbone, CO

Structure de Lewis du monoxyde de carbone

-Dioxyde de carbone, CO ₂ (gaz qui compose nos exhalaisons)

-Ammonia, NH ₃ (substance vitale pour des processus industriels sans fin)

-Trioxyde de soufre, SO ₃

-Méthane, CH ₄ (gaz domestique, avec lequel il est cuit)

Structure méthane

-Éthane, CH ₃ CH ₃

-Dioxyde d'azote, NO ₂ (gaz brun)

-Phosgène, COCl ₂ (substance hautement toxique)

-Air (étant un mélange d'azote, d'oxygène, d'argon et d'autres gaz)

-Vapeur d'eau, H ₂ O (qui fait partie des nuages, des geysers, des vaporisateurs de machines, etc.).

-Acétylène, HC≡CH

Formule développée de l'acétylène

-Vapeurs d'iode, I ₂ (gaz violet)

-Hexafluorure de soufre, SF ₆ (gaz très dense et lourd)

-Hydrazine, N ₂ H ₄

-Chlorure d'hydrogène, HCl (qui, lorsqu'il est dissous dans l'eau, produit de l'acide chlorhydrique)

Références

1. Whitten, Davis, Peck et Stanley. (2008). Chimie (8e éd.). Apprentissage CENGAGE.
2. Wikipédia. (2020). Gaz. Récupéré de: en.wikipedia.org
3. Edward A. Mason. (6 février 2020). Gaz. Encyclopædia Britannica. Récupéré de: britannica.com
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 février 2020). Définition des gaz et exemples en chimie. Récupéré de: thinkco.com
5. Maria Estela Raffino. (12 février 2020). Quel est l'état gazeux? Récupéré de: concept.de